KR20100084300A - 전력용 차단기의 진단 기능을 내장한 보호 계전기 - Google Patents

전력용 차단기의 진단 기능을 내장한 보호 계전기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력용 차단기의 진단 기능을 내장한 보호 계전기에 관한 것으로 전력용 차단기가 정상인 상태에서 트립코일을 구동시킬 경우에 트립코일로 공급되는 전류 또는 전압의 데이터를 미리 저장하여 두고, 부하의 전력공급에 이상이 발생하여 트립코일을 구동시킬 경우에 트립코일로 공급되는 전류 또는 전압을 검출하고, 검출한 전류 또는 전압을 메모리에 미리 저장한 전류 또는 전압의 데이터와 비교하여 전력용 차단기에 이상이 있는지의 여부를 정확하게 진단하며, 또한 전력용 차단기가 전력을 차단시킬 경우에 발생하는 서지전류를 검출하고, 검출한 서지전류를 외부의 서버로 전송하여 그 서지전류로 전력용 차단기의 접점 상태를 진단할 수 있도록 한다.
Figure P1020090003714
보호계전기, 전력용 차단기, 트립코일, 전압검출부, 전류 검출부

Description

전력용 차단기의 진단 기능을 내장한 보호 계전기{Protective relay capable of diagnosing power circuit breaker}
본 발명은 전력용 차단기의 진단 기능을 내장한 보호 계전기에 관한 것이다.
전력계통에 전기적 고장이 발생할 경우에 그 고장구간을 계통에서 신속하게 분리하고, 전기적 고장이 발생하지 않은 건전한 계통으로는 지속적으로 전력을 공급할 수 있도록 해야 된다. 이를 위하여 전기적 고장이 발생한 선로를 정확하게 검출하고, 전기적 고장이 발생한 선로를 신속하게 차단하는 것이 필수적이다.
상기 전기적 고장이 발생한 선로를 정확하게 검출하기 위하여 보호 계전기를 사용하고 있고, 보호 계전기의 신호에 따라 전력용 계전기가 동작하여 전기적 고장이 발생한 선로를 신속하게 차단하고 있다.
상기한 보호 계전기 및 전력용 차단기는 전력 계통에 필수적인 전력 설비이다. 전력계통에 불량한 상태의 보호 계전기 및 전력용 차단기를 사용하게 되면, 전기적 선로에 고장이 발생할 경우에 전력계통에 광범위한 정전사고가 파급되고, 또 한 고가의 다른 전력설비들이 큰 손상을 입게되는 원인이 된다.
그러므로 전력용 차단기가 정상으로 동작하는지의 여부를 정확하게 진단하고, 전력용 차단기가 정상으로 동작하지 않을 경우에 이를 경보하는 등의 소정의 조치를 취할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
그리고 전력용 차단기의 접점이 개방되어 전력을 정상으로 차단시키는 지의 여부를 정확하게 진단하고, 또한 접점의 마모 상태를 정확하게 진단할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전력용 차단기가 정상으로 동작하는지의 여부를 보호 계전기가 간단히 진단할 수 있도록 하는 전력용 차단기의 진단 기능을 내장한 보호 계전기를 제공한다.
또한 본 발명은 보호 계전기가 트립신호를 발생하여 전력용 계전기를 구동시킬 경우에 전력용 차단기의 트립코일로 공급되는 전압 또는 전류의 시간적 변화를 검출하고, 검출한 트립코일의 인가 전압 또는 전류의 시간적 변화를 이용하여 전력용 차단기가 정상으로 동작하는지의 여부를 정확하게 진단할 수 있는 전력용 차단기의 진단 기능을 내장한 보호 계전기를 제공한다.
또한 본 발명은 트립신호를 발생하여 전력용 차단기의 접점을 개방시킬 경우에 접점에서 발생되는 서지 전류를 합성하여 검출하고, 검출한 서지 전류를 외부의 서버로 전송하여 전력용 차단기의 접점 상태를 정확하게 진단할 수 있도록 하는 전력용 차단기의 진단 기능을 내장한 보호 계전기를 제공한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않고, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 전력용 차단기의 진단 기능을 내장한 보호 계전기의 일 양태는 트립신호에 따라 상기 전력용 차단기의 트립코일을 구동시키는 전력용 차단기 구동부와, 상기 트립코일이 구동될 경우에 상기 트립코일로 공급되는 전압을 검출하는 트립코일 전압 검출부와, 상기 트립코일이 구동될 경우에 상기 트립코일로 공급되는 전류를 검출하는 트립코일 전류 검출부와, 상기 부하의 전력 공급에 이상이 발생하였을 경우에 상기 트립신호를 발생하여 상기 전력용 차단기 구동부가 상기 트립코일을 구동시키게 하고, 상기 트립코일이 구동될 경우에 상기 트립코일 전압 검출부 및 상기 트립코일 전류 검출부가 검출하는 전압 및 전류를 입력하며, 입력한 전압 및 전류를 메모리에 기 저장되어 있는 전압 및 전류의 데이터와 비교하여 상기 전력용 차단기에 이상이 있는지의 여부를 판단하는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 전력용 차단기의 진단 기능을 내장한 보호 계전기의 다른 양태는 트립신호에 따라 상기 전력용 차단기의 트립코일을 구동시키는 전력용 차단기 구동부와, 상기 트립코일이 구동될 경우에 상기 트립코일로 공급되는 전압을 검출하는 트립코일 전압 검출부와, 상기 부하의 전력 공급에 이상이 발생하였을 경우에 상기 트립신호를 발생하여 상기 전력용 차단기 구동부가 상기 트립코일을 구동시키게 하고, 상기 트립코일이 구동될 경우에 상기 트립코일 전압 검출부가 검출하는 전압을 입력하며, 입력한 전압을 메모리에 기 저장되어 있는 전압의 데이터와 비교하여 상기 전력용 차단기에 이상이 있는지의 여부를 판단하는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 전력용 차단기의 진단 기능을 내장한 보호 계전기의 또 다른 양태는 트립신호에 따라 상기 전력용 차단기의 트립코일을 구동시키는 전력용 차단기 구동부와, 상기 트립코일이 구동될 경우에 상기 트립코일로 공급되는 전류를 검출하는 트립코일 전류 검출부와, 상기 부하의 전력 공급에 이상이 발생하였을 경우에 상기 트립신호를 발생하여 상기 전력용 차단기 구동부가 상기 트립코일을 구동시키게 하고, 상기 트립코일이 구동될 경우에 상기 트립코일 전류 검출부가 검출하는 전류를 입력하며, 입력한 전류를 메모리에 기 저장되어 있는 전류의 데이터와 비교하여 상기 전력용 차단기에 이상이 있는지의 여부를 판단하는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 전력용 차단기 구동부의 트립코일을 구동시킬 경우에 발생되는 서지 전류를 검출하는 서지전류 검출부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 서지전류 검출부가 검출한 서지전류를 메모리에 저장되고, 저장한 서지전류를 전송부를 통해 외부의 서버로 전송하여 상기 전력용 차단기의 접점에 고장이 발생하였는지의 여부를 진단할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전력용 차단기의 진단 기능을 내장한 보호 계전기의 또 다른 양태는 트립신호에 따라 상기 전력용 차단기의 트립코일을 구동시키는 전력용 차단기 구동부와, 상기 전력용 차단기 구동부의 트립코일을 구동시킬 경우에 발생되는 서지 전류를 검출하는 서지전류 검출부와, 외부의 서버와 통신을 수행하는 전송부와, 상기 부하의 전력 공급에 이상이 발생하였을 경우에 상기 트립신호를 발생하여 상기 전력용 차단기 구동부가 상기 트립코일을 구동시키게 하고, 상기 트립코일이 구동될 경우에 상기 서지전류 검출부가 검출한 서지전류를 상기 전송부를 통해 외부의 서버로 전송하여 상기 전력용 차단기의 접점에 고장이 발생하였는지의 여부를 진단할 수 있도록 하는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 전력용 차단기의 진단 기능을 내장한 보호 계전기는 전력용 차단기가 정상인 상태에서 트립코일을 구동시킬 경우에 트립코일로 공급되는 전류 또는 전압의 데이터를 메모리에 미리 저장하여 둔다. 또한 접점이 개방될 경우에 발생되는 서지 전류에 대한 데이터를 메모리에 저장하여 둔다.
그리고 전력 공급에 이상이 발생하여 전력용 차단기의 트립코일을 구동시킬 경우에 트립코일로 공급되는 전류 또는 전압을 검출하고, 검출한 전류 또는 전압을 메모리에 미리 저장된 전류 또는 전압 데이터와 비교하여 전력용 차단기의 고장 여부를 정확하게 진단하고, 전력용 차단기에 이상이 있을 경우에 이를 경보할 수 있다.
또한 본 발명은 전력용 차단기를 구동시켜 접점을 개방시킬 경우에 발생되는 서지전류를 검출하고, 검출한 서지 전류를 외부의 서버로 전송하여 전력용 차단기의 접점에 고장이 발생하였는지의 여부를 정확하게 진단할 수 있도록 한다.
이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.
따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.
도 1은 보호 계전기 및 전력용 차단기를 사용하는 일반적인 전력공급 시스템의 구성을 보인 회로도이다. 여기서, 부호 100은 예를 들면, 3상 전력을 공급하는 전력선로이고, 부호 110은 상기 전력선로(100)를 통해 공급되는 전력으로 동작하는 부하이다.
부호 120은 상기 전력선로(100)를 통해 상기 부하(110)로 공급되는 각 상의 전압을 강압하여 검출하는 계기용 변압기(Potential Transformer)이고, 부호 130은 상기 전력선로(100)를 통해 상기 부하(110)로 공급되는 전류를 검출하는 계기용 변류기(Current Transformer)이다.
부호 140은 전력용 차단기이다. 상기 전력용 차단기(140)는 트립코일(141) 및 상기 전력선로(100)의 전력을 차단 및 공급하는 복수의 접점(143)을 포함하는 것으로서 상기 트립코일(151)이 구동될 경우에 상기 복수의 접점(153)이 개방되어 상기 전력선로(100)를 통해 상기 부하(110)로 전력이 공급되지 못하도록 차단한다.
부호 150은 보호 계전기이다. 상기 보호 계전기(150)는 상기 계기용 변압기(120)의 검출전압 및 상기 계기용 변류기(130)의 검출전류로 상기 부하(110)의 전력 공급에 사고가 발생하였는지의 여부를 검출하고, 사고의 발생이 검출될 경우에 구동전압(160)을 상기 전력용 차단기(140)의 트립코일(141)에 공급하여 트립코일(141)이 자화되면서 상기 접점(143)을 개방시키게 구성된다.
상기 보호 계전기(150)는 선로전압 처리부(151), 선로전류 처리부(153), 제어부(155), 전력용 차단기 구동부(157) 및 트립코일 단선 검출부(159)를 포함한다.
상기 선로전압 처리부(151)는 상기 계기용 변압기(120)의 검출전압을 처리한다.
상기 선로전류 처리부(153)는 상기 계기용 변류기(130)의 검출전류를 처리한다.
예를 들면, 상기 선로전압 처리부(151) 및 선로전류 처리부(153)는 상기 계기용 변압기(120)의 검출전압과 상기 계기용 변류기(130)의 검출전류를 각기 합성하고, 상기 제어부(155)가 처리하기에 적당한 레벨로 조절하여 상기 제어부(155)로 입력시킨다.
상기 제어부(155)는 상기 선로전압 처리부(151) 및 상기 선로전류 처리부(153)의 출력신호로 상기 부하(110)의 전력 공급에 사고가 발생하였는지의 여부를 검출하고, 사고의 발생이 검출될 경우에 트립신호를 발생한다.
상기 전력용 차단기 구동부(157)는 상기 제어부(155)가 트립신호를 발생할 경우에 상기 구동전압(160)을 상기 전력용 차단기(140)의 트립코일(141)에 공급하여 상기 전력용 차단기(140)가 구동되게 한다. 상기 전력용 차단기 구동부(157)는 릴레이 구동부(157a)와, 릴레이(157b)와, 릴레이 스위치(157c)를 포함한다.
상기 릴레이 구동부(157a)는 상기 제어부(155)가 트립신호를 발생할 경우에 상기 릴레이(157b)를 구동시켜 상기 릴레이 스위치(157c)가 접속되고, 상기 구동전압(160)이 상기 릴레이 스위치(157c)를 통해 상기 전력용 차단기(140)의 트립코일(141)에 공급되게 한다.
상기 트립코일 단선 검출부(159)는 상기 트립코일(141)과 직렬로 저항(159a) 및 포토 카플러(159b)의 발광소자가 접속되고, 포토 카플러(159b)의 수광 트랜지스터의 콜렉터가 저항(159c) 및 상기 제어부(155)에 접속된다.
이러한 구성을 가지는 전력공급 시스템은 전력용 차단기(140)의 복수의 접 점(143)이 모두 접속될 경우에 전력선로(100)의 전력이 복수의 접점(143)을 통해 부하(110)로 공급된다.
이와 같은 상태에서 전력선로(100)를 통해 부하(110)로 공급되는 전압이 계기용 변압기(120)에서 강압되어 검출되고, 또한 전력선로(100)를 통해 부하(110)로 공급되는 전류가 계기용 변류기(130)에서 검출된다.
상기 계기용 변압기(120)가 검출한 전압과 상기 계기용 변류기(130)가 검출한 전류는 보호 계전기(150)의 선로전압 처리부(151) 및 선로전류 처리부(153)에서 각기 처리되어 제어부(155)로 입력된다.
예를 들면, 상기 선로전압 처리부(151)는 상기 계기용 변압기(120)가 검출한 복수의 전압을 합성하고, 상기 제어부(155)에서 처리하기에 적당한 레벨로 조절하며, 디지털 신호로 변환한 후 상기 제어부(155)로 입력시킨다.
그리고 상기 선로전류 처리부(153)는 계기용 변류기(130)가 검출한 복수의 전류를 합성하고, 상기 제어부(155)에서 처리하기에 적당한 레벨로 조절하며, 디지털 신호로 변환한 후 상기 제어부(155)로 입력시킨다.
그러면, 상기 제어부(155)는 상기 선로전압 처리부(151) 및 상기 선로전류 처리부(153)의 출력신호로 상기 부하(110)의 전력 공급에 고장이 발생하였는 지의 여부를 판단한다. 즉, 상기 제어부(155)는 상기 선로전압 처리부(151)로부터 입력되는 전압이, 미리 설정된 기준전압의 범위보다 낮거나 또는 미리 설정된 기준전압의 범위보다 높을 경우에 상기 부하(110)의 전력 공급에 고장이 발생한 것으로 판단하고, 또한 상기 선로전류 처리부(153)로부터 입력되는 전류가 미리 설정된 기준 전류보다 높을 경우에 상기 부하(110)의 전력 공급에 고장이 발생한 것으로 판단한다.
상기 제어부(155)의 판단 결과 고장이 발생하지 않았을 경우에 제어부(155)는 트립신호를 발생하지 않는다.
상기 제어부(155)가 트립신호를 발생하지 않으면, 전력용 차단기 구동부(157)의 릴레이 구동부(157a)가 구동신호를 출력하지 않아 릴레이(157b)가 구동되지 않고, 릴레이 스위치(157c)는 계속 개방된 상태를 유지한다.
그러면, 전력용 차단기(140)의 트립코일(141)이 구동되지 않고, 복수의 접점(143)이 모두 접속된 상태를 유지하여 부하(110)에는 계속 전력이 공급된다.
그리고 상기 릴레이 스위치(157c)가 개방됨에 따라 구동전압(160)에서 트립코일 단선 검출부(159)의 저항(159a) 및 포토카플러(159b)의 발광소자와 전력용 차단기(140)의 트립 코일(141)로 전류가 흐르게 된다.
여기서, 상기 저항(159a)의 값을 충분히 높게 설정하여 상기 트립 코일(141)로 흐르는 전류의 세기를 충분히 미약하게 하면, 상기 트립코일(141)은 구동되지 않게 된다.
이 때, 트립코일(141)이 단선되지 않았을 경우에 상기 포토 카플러(159b)의 발광소자가 점등된다. 그러면, 포토 카플러(159b)의 발광소자의 광을 수광 트랜지스터가 수광하여 턴 온되고, 수광 트랜지스터가 턴 온 됨에 따라 상기 제어부(155)에 트립코일(141)이 단선되지 않았음을 알리게 된다.
그리고 상기 트립코일(141)이 단선되었을 경우에 상기 포토 카플러(159b)의 발광소자가 점등되지 않게 되고, 된다. 그러면, 포토 카플러(159b)의 수광 트랜지스터가 턴 오프되면서 상기 제어부(155)에 트립코일(141)이 단선되었음을 알리게 된다.
한편, 상기 제어부(155)가 선로전압 처리부(151) 및 선로전류 처리부(153)의 출력신호로 상기 부하(110)의 전력 공급에 고장이 발생하였다고 판단하면, 상기 제어부(155)는 트립신호를 발생한다.
상기 트립신호에 따라 전력용 차단기 구동부(157)의 릴레이 구동부(157a)가 릴레이(157b)를 구동시키게 되어 릴레이 스위치(157c)가 접속된다.
상기 릴레이 스위치(157c)가 접속되면, 구동전압(160)이 릴레이 스위치(157c)를 통해 전력용 차단기(140)의 트립코일(141)에 인가된다.
그러면, 상기 트립코일(141)이 자화되고, 트립코일(141)의 자화에 따라 접점(143)이 개방되어 부하(110)로 전력이 공급되지 않게 된다.
이와 같은 상태에서 상기 제어부(155)는 상기 선로전압 처리부(151) 및 선로전류 처리부(153)의 출력신호를 입력하여 상기 접점(143)이 정상으로 개방되었는지의 여부를 판단한다. 즉, 상기 제어부(155)는 상기 선로전압 처리부(151)로부터 전압이 입력되고, 상기 선로전류 처리부(153)로부터 전류가 입력되지 않을 경우에 상기 접점(143)이 정상으로 개방되었음을 판단하고, 트립신호를 차단하여 전력용 차단기 구동부(157)가 전력용 차단기(140)의 구동을 해제하게 한다.
이러한 전력공급 시스템에 있어서, 상기 전력용 차단기(140)는 상술한 트립 코일(141) 및 접점(143)을 비롯하여 여러 가지의 기계장치를 구비하여 트립코일(141)이 구동될 경우에 상기 접점(143)이 개방되도록 하고 있다.
상기 트립코일(141)의 단선 여부는 트립코일 단선 검출부(159)를 구비하여 검출할 수 있으나, 전력용 차단기(140)의 내부에 구비되어 있는 스프링 등의 기계장치의 노후화 및 마모 등으로 인한 지연시간의 초과 즉, 릴레이 스위치(157c)가 접속된 후 접점(143)이 개방될 때까지 소요되는 지연시간의 초과 또는 접점(143) 개방의 실패 등은 감시할 수 없었다.
또한 상기 전력용 차단기(140)의 기계장치가 정상으로 동작하더라고 상기 접점(143)이 개방되지 않거나 또는 불안정하게 개방될 경우에 계통 보호에 실패하게 되고, 이로 인하여 사고의 파급이 확산되어 피해를 증대시킬 가능성이 있다.
또한 상기 접점(143)에 이상이 발생하여 불안정하게 개방될 경우에 이를 정확하게 진단할 수 없었다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예의 보호 계전기를 사용하는 전력공급 시스템의 구성을 보인 도면이다. 여기서, 부호 200은 본 발명의 보호 계전기이다. 상기 보호 계전기(200)는 선로전압 처리부(210), 선로전류 처리부(220), 트립코일 전압 검출부(230), 트립코일 전류 검출부(240), 멀티플렉서(250), 서지전류 검출부(260), 경보/전송부(270), 제어부(280) 및 전력용 차단기 구동부(290)를 포함하여 구성된다.
상기 선로전압 처리부(210)는 계기용 변압기(120)의 출력전압을 처리하여 상 기 제어부(280)로 입력시킨다.
상기 선로전류 처리부(220)는 계기용 변류기(130)의 검출전류를 처리하여 상기 제어부(280)로 입력시킨다.
상기 트립코일 전압 검출부(230)는 전력용 차단기(140)의 트립코일(141)을 구동시킬 경우에 그 트립코일(141)의 양단 전압을 검출한다.
상기 트립코일 전류 검출부(240)는 상기 전력용 차단기(140)의 트립코일(141)을 구동시킬 경우에 그 트립코일(141)로 흐르는 전류를 검출한다. 상기 트립코일 전류 검출부(240)는 전류 트랜스(241) 및 증폭기(243)를 포함하는 것으로서 상기 트립코일(141)로 흐르는 전류를 상기 전류 트랜스(241)로 검출하고, 상기 전류 트랜스(241)의 검출전류를 증폭기(243)가 증폭한다.
상기 멀티플렉서(250)는 상기 트립코일 전압 검출부(230) 및 상기 트립코일 전류 검출부(240)의 출력신호를 상기 제어부(280)의 제어에 따라 스위칭하여 상기 제어부(280)로 입력시킨다.
상기 서지전류 검출부(260)는 상기 계기용 변류기(130)의 검출전류에서 서지 전류를 전류 트랜스(261)가 3상 합성하여 검출하고, 전류 트랜스(261)가 검출한 서지 전류의 레벨을 레벨 조절부(263)가 제한하여 상기 제어부(280)에 제공한다.
상기 경보/전송부(270)는 상기 전력용 차단기(140)에 이상이 있음이 검출될 경우에 상기 제어부(280)의 제어에 따라 경보를 발생한다.
상기 제어부(280)는 상기 선로전압 검출부(120) 및 상기 선로전류 검출부(130)의 출력신호로 상기 부하(110)의 전력 공급에 고장이 발생하였는지의 여부 를 판단하고, 고장의 발생이 판단될 경우에 트립신호를 발생하여 상기 전력용 차단기 구동부(290)가 상기 전력용 차단기(140)의 트립코일(141)을 구동시키게 제어한다.
또한 상기 제어부(280)는 메모리(281)를 구비한다. 상기 메모리(281)에는, 상기 제어부(280)의 동작 프로그램이 저장되고, 또한 상기 전력용 차단기(140)가 정상상태에서 트립코일(141)을 구동시킬 경우에 그 트립코일(141)에 인가되는 전압의 지연시간, 최고 값 및 최저 값과, 트립코일(141)로 흐르는 전류의 지연시간, 최고 값 및 최저 값 등의 데이터가 미리 저장된다. 또한 메모리(281)에는 상기 전력용 차단기(140)의 트립코일(141)을 구동되어 상기 접점(143)이 개방될 경우에 상기 서지전류 검출부(260)가 검출하는 서지 전류가 저장된다.
상기 제어부(280)는 상기 트립신호를 발생할 경우에 상기 트립코일 전압 검출부(230) 및 상기 트립코일 전류 검출부(240)가 검출하는 전압 변화량 및 전류 변화량을 상기 멀티플렉서(250)를 통해 입력하여 메모리(281)에 미리 저장되어 있는 데이터와 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 전력용 차단기(140)의 고장 여부를 판단하며, 상기 전력용 차단기(140)의 고장이 판단될 경우에 상기 경보/전송부(270)를 제어하여 상기 전력용 차단기(140)의 고장을 경보한다.
또한 상기 제어부(280)는 상기 트립신호를 발생하여 상기 접점(143)을 개방시킬 경우에 상기 서지전류 검출부(260)가 검출하는 서지전류를 상기 메모리(281)에 저장하고, 저장한 서지 전류를 외부의 서버로 전송하여 상기 접점(143)의 마모 상태를 진단할 수 있도록 한다.
상기 전력용 차단기 구동부(290)는 릴레이 구동부(291), 릴레이(293) 및 릴레이 스위치(295)를 포함하여 구성되는 것으로서 상기 제어부(280)가 트립신호를 발생할 경우에 상기 릴레이 구동부(291)가 상기 릴레이(293)를 구동시켜 릴레이 스위치(295)를 접속시키고, 구동전압(160)이 릴레이 스위치(295)를 통해 전력용 차단기(140)의 트립코일(141)로 공급되게 구성된다.
이러한 구성을 가지는 본 발명은 먼저 제어부(280) 내의 메모리(281)에, 전력용 차단기(140)가 정상상태에서 구동될 경우에 그 전력용 차단기(140)의 트립코일(141)로 공급되는 전압의 지연시간, 최고 값 및 최저 값과, 트립코일(141)로 흐르는 전류의 지연시간, 최고 값 및 최저 값 등의 데이터가 미리 저장된다.
여기서, 상기 전력용 차단기(140)가 정상상태에서 구동될 경우에 전력용 차단기(140)의 트립코일(141)로 공급되는 전압의 변화상태 및 전류의 변화상태에 대하여 설명한다.
상기 전력용 차단기(140)는 도 3에 도시된 바와 같이 트립코일(141)의 중앙에 슬라이더(300)가 구비되어, 트립코일(141)에 동작전원(160)이 인가되어 자화될 경우에 상기 슬라이더(300)가 상승하게 구성된다.
상기 슬라이더(300)의 상부에는 힌지(302)를 축으로 회전 가능하게 구비되는 래치(304)의 일단이 위치하고, 래치(304)의 타단에는 작동부재(306)가 구비된다.
그리고 상기 작동부재(306)의 상부에는, 작동부재(306)에 의해 압축되는 구비되고, 상기 스프링(308)의 전방에는 가동쇄(310)가 구비되어 그 가동쇄(310)가 전방으로 이동할 경우에 상기 접점(143)이 개방되게 구성된다.
이러한 구성을 가지는 전력용 차단기(140)는 제어부(280)가 릴레이 구동부(191)를 통해 릴레이(193)를 구동시켜 릴레이 스위치(195)를 접속시키고, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 시간(t0)에 트립코일(141)에 동작전원(160)이 공급되기 시작하면, 초기 시간(t0∼t1) 동안 트립코일(141)로 흐르는 전류는 순간적으로 높이 상승하게 된다.
여기서, 상기 트립코일(141)로 흐르는 전류가 순간적으로 높이 상승하게 되는 시간(t0∼t1)동안 트립코일(141)의 중앙에 위치하는 슬라이더(300)는 도 5a에 도시된 바와 같이 상승하지 않고, 하강되어 있는 상태를 유지한다.
이와 같은 상태에서 시간(t1∼t2)동안 트립코일(141)로 공급되는 전류가 약간 더 상승하게 되면서 도 5b에 도시된 바와 같이 슬라이더(300)가 상승하기 시작하고, 시간(t2∼t3)동안 트립코일(141)로 공급되는 전류가 약간 하강하게 되면서 도 5c에 도시된 바와 같이 슬라이더(300)가 계속 상승하여 래치(304)의 타단과 접촉된다.
이와 같은 상태에서 시간(t3∼t4)동안 트립코일(141)로 공급되는 전류가 다시 상승하면서 도 5d에 도시된 바와 같이 슬라이더(300)가 계속 상승하고, 래치(304)의 타단을 상승시켜 래치(304)가 힌지(302)를 축으로 회전하게 된다. 상기 래치(304)가 회전하게 되면, 래치(304)의 타단에 구비되어 있는 작동부재(306)가 하강하게 되고, 작동부재(306)의 하강에 따라 스프링(308)의 압축이 해제된다. 그러면, 상기 스프링(308)의 탄성력에 의해 가동쇄(310)가 전방으로 이동하게 되고, 이로 인하여 접점(143)이 개방된다.
그리고 시간(t4∼t5)동안 트립코일(141)로 공급되는 전류가 지속되면서 도 5e에 도시된 바와 같이 슬라이더(300)가 최대 높이로 상승하고, 슬라이더(300)가 최대 높이로 상승하게 되면, 시간(t5∼t6) 동안 트립코일(141)로 공급되는 전류가 최대로 상승하여 지속되면서 도 5f에 도시된 바와 같이 슬라이더(300)가 최대 높이로 상승된 상태를 유지하게 된다.
이와 같은 상태에서 시간(t6)에 릴레이 스위치(155)를 개방시켜 트립코일(141)에 동작전원(160)이 공급되지 않게 하면, 시간(t6∼t7)동안 트립코일(141)로 공급되는 전류가 빠른 속도로 하강하면서 도 5g에 도시된 바와 같이 슬라이더(300)가 원상 복귀된다.
또한 릴레이 스위치(155)를 접속시켜 전력용 차단기(140)를 구동시킬 경우에 전압 검출부(200)가 검출하는 전압은 예를 들면, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 가변된다.
본 발명에서는 상기한 바와 같이 전력용 차단기(140)가 정상상태에서 트립코일(141)을 구동시킬 경우에 도 4의 (a)와 같이 전류가 상승하는 시간(t0)부터 원상태로 하강하는 시간(t7)동안의 지연시간과, 전류의 최고 값 및 최저 값을 메모 리(281)에 미리 저장하여 두고, 또한 도 4의 (b)와 같이 전압이 하강하는 시간(t0)부터 원상태로 상승하는 시간(t7)동안의 지연시간과, 전압의 최고 값 및 최저 값을 메모리(281)에 미리 저장하여 둔다.
전력용 차단기(140)의 접점(143)이 접속되어 부하(110)로 전력이 공급될 경우에 계기용 변압기(120)가 검출하는 전압 및 계기용 변류기(130)가 검출하는 전류를 선로전압 처리부(210) 및 선로전류 처리부(220)가 각기 처리하여 상기 제어부(280)로 입력시킨다.
그러면, 상기 제어부(280)는 상기 선로전압 처리부(210) 및 상기 선로전류 처리부(220)의 출력신호로 상기 부하(110)의 전력 공급에 고장이 발생하였는지의 여부를 판단하고, 고장이 발생하지 않았다고 판단될 경우에 트립신호를 발생하지 않아 전력용 차단기 구동부(290)가 전력용 차단기(140)를 구동시키지 않고, 부하(140)로 계속 전력이 공급되게 한다.
그리고 상기 선로전압 처리부(210) 및 상기 선로전류 처리부(220)의 출력신호로 상기 부하(110)의 전력 공급에 고장이 발생하였음이 판단될 경우에 상기 제어부(280)는 트립신호를 발생하게 되고, 그 트립신호에 의해 전력용 차단기 구동부(290)의 릴레이 구동부(291)가 릴레이(293)를 구동시켜 릴레이 스위치(295)를 접속시키고, 구동전압(160)이 릴레이 스위치(295)를 통해 전력용 차단기(140)의 트립코일(141)로 공급되어 전력용 차단기(140)가 구동되게 한다.
이와 같은 상태에서 트립코일 전압 검출부(230)는 트립코일(141)의 양단 전압을 검출하여 멀티플렉서(250)로 입력시키고, 트립코일 전류 검출부(240)는 전류 트랜스(241)로 트립코일(141)로 공급되는 전류를 검출하고, 검출한 전류를 증폭기(213)가 증폭하여 멀티플렉서(250)로 입력시킨다.
그러면, 상기 제어부(280)는 상기 멀티플렉서(250)를 통해 상기 트립코일 전압 검출부(230)가 검출한 전압과 상기 트립코일 전류 검출부(240)가 검출한 전류를 입력하여 저장한다.
또한 상기 제어부(280)는 상기 선로전압 처리부(210) 및 상기 선로전류 처리부(220)의 출력신호를 계속 입력하여 상기 부하(110)의 전력 공급이 차단되었는지의 여부를 판단하고, 부하(110)의 전력 공급이 차단되었음이 판단될 경우에 트립신호를 출력하지 않아 전력용 차단기 구동부(290)의 릴레이 스위치(295)가 개방되고, 전력용 차단기(140)의 구동을 해제하게 한다.
그리고 상기 제어부(280)는 상기 트립코일 전압 검출부(230)가 검출하여 입력한 전압과 상기 트립코일 전류 검출부(240)가 검출하여 전류를 메모리(281)에 미리 저장되어 있는 데이터와 비교하여 상기 전력용 차단기(140)에 고장이 발생하였는지의 여부를 판단한다. 즉, 상기 제어부(280)는 상기 트립코일 전압 검출부(230)가 검출하여 입력한 전압의 지연시간이 상기 메모리(281)에 저장되어 있는 전압의 지연시간보다 길거나, 입력한 전압의 최고 값이 저장된 전압의 최고 값보다 높거나 또는 입력한 전압의 최저 값이 저장된 전압의 최저 값보다 낮을 경우에 상기 전력용 차단기(140)에 고장이 발생한 것으로 판단한다. 또한 상기 제어부(280)는 상기 트립코일 전류 검출부(240)가 검출하여 입력한 전류의 지연시간이 상기 메모리(281)에 저장되어 있는 전류의 지연시간보다 길거나, 입력한 전류의 최고 값이 저장된 전류의 최고 값보다 높거나 또는 입력한 전류의 최저 값이 저장된 전류의 최저 값보다 낮을 경우에 상기 전력용 차단기(140)에 고장이 발생한 것으로 판단한다.
상기 판단 결과 전력용 차단기(140)에 고장이 발생하였음이 검출될 경우에 상기 제어부(280)는 경보/전송부(270)를 제어하여 전력용 차단기(140)에 이상이 있음을 경보한다.
여기서, 상기 경보/전송부(270)는 예를 들면, 램프 또는 부저를 구동시켜 전력용 차단기(140)에 이상이 있음을 경보할 수 있다.
또한 상기 접점(143)이 개방될 경우에 각 상에서 발생하는 서지 전류를 계기용 변류기(130)가 검출하고, 계기용 변류기(130)가 검출한 서지 전류를 서지전류 검출부(260)의 전류 트랜스(261)가 3상 합성하여 검출하며, 상기 전류 트랜스(261)가 3상 합성하여 검출한 서지 전류의 레벨을 레벨 조절부(263)가 제한하여 상기 제어부(280)로 입력시킨다.
여기서, 상기 트립코일(141)이 자화되어 복수의 접점(143)이 개방될 경우에 발생되는 서지 전류에 대하여 설명한다.
일반적으로 복수의 접점(143)이 개방될 경우에 각기 서지 전류가 발생한다. 그리고 상기 트립 코일(141)이 자화될 경우에 정상적인 상태에서는 복수의 접점(143)이 동시에 개방되어 동시에 서지 전류가 발생된다.
그러나 복수의 접점(143)이 마모되었을 경우에 접점(143)의 마모 상태에 따 라 상기 발생하는 서지 전류는 복수의 접점(143)에 따라 소정의 시차를 가지게 되고, 이로 인하여 복수의 접점(143)에서 발생되는 합성 서지 전류를 2회 이상 발생하게 된다.
그러므로 본 발명에서는 상기 제어부(280)는 서지전류 검출부(260)의 레벨 조절부(263)로부터 입력되는 서지전류를 메모리(281)에 저장하여 두고, 메모리(281)에 저장한 서지 전류를 경보/전송부(270)를 통해 외부의 서버로 전송하여 상기 서지전류로 전력용 차단기(140)의 접점(143)에 이상이 발생하였는지의 여부를 정밀하게 검출할 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예의 보호 계전기를 사용하는 전력공급 시스템의 구성을 보인 회로도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예는 트립코일 전류 검출부(240)를 구비하지 않고, 트립코일 전압 검출부(240)만을 구비하여 전력용 차단기(140)를 구동시킬 경우에 트립코일(141)의 양단 전압으로만 전력용 차단기(140)에 이상이 있는지의 여부를 검출할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예의 보호 계전기를 사용하는 전력공급 시스템의 구성을 보인 회로도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예는 트립코일 전압 검출부(230)를 구비하지 않고, 트립코일 전류 검출부(240)만을 구비하여 전력용 차단기(140)를 구동시킬 경우에 트립코일(141)로 흐르는 전류만으로 전력용 차단기(140)에 이상이 있는지의 여부를 검출할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예의 보호 계전기를 사용하는 전력공급 시스템의 구성을 보인 회로도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예는 전류 검출부(240)에 전류 트랜스(241)를 사용하지 않고, 트립코일(141)에 직렬로 저항(245)을 접속하여 트립코일(141)로 흐르는 전류를 저항(245)의 양단전압으로 검출할 수도 있다.
이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 보호 계전기 및 전력용 차단기를 사용하는 일반적인 전력공급 시스템의 구성을 보인 회로도,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예의 보호 계전기를 사용하는 전력공급 시스템의 구성을 보인 회로도,
도 3은 전력용 차단기의 개략적인 구성을 보인 도면,
도 4의 (a) 및 (b)는 전력용 차단기가 정상으로 동작할 경우에 트립코일로 공급되는 전류 및 전압을 예로 들어 보인 도면,
도 5a 내지 5g는 트립코일이 구동전압이 공급되어 구동될 경우에 전력용 차단기의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예의 보호 계전기를 사용하는 전력공급 시스템의 구성을 보인 회로도,
도 7은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예의 보호 계전기를 사용하는 전력공급 시스템의 구성을 보인 회로도, 및
도 8은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예의 보호 계전기를 사용하는 전력공급 시스템의 구성을 보인 회로도이다.

Claims (5)

  1. 트립신호에 따라 상기 전력용 차단기의 트립코일을 구동시키는 전력용 차단기 구동부;
    상기 트립코일이 구동될 경우에 상기 트립코일로 공급되는 전압을 검출하는 트립코일 전압 검출부;
    상기 트립코일이 구동될 경우에 상기 트립코일로 공급되는 전류를 검출하는 트립코일 전류 검출부; 및
    상기 부하의 전력 공급에 이상이 발생하였을 경우에 상기 트립신호를 발생하여 상기 전력용 차단기 구동부가 상기 트립코일을 구동시키게 하고, 상기 트립코일이 구동될 경우에 상기 트립코일 전압 검출부 및 상기 트립코일 전류 검출부가 검출하는 전압 및 전류를 입력하며, 입력한 전압 및 전류를 메모리에 기 저장되어 있는 전압 및 전류의 데이터와 비교하여 상기 전력용 차단기에 이상이 있는지의 여부를 판단하는 제어부를 포함하여 구성된 전력용 차단기의 진단 기능을 내장한 보호 계전기.
  2. 트립신호에 따라 상기 전력용 차단기의 트립코일을 구동시키는 전력용 차단기 구동부;
    상기 트립코일이 구동될 경우에 상기 트립코일로 공급되는 전압을 검출하는 트립코일 전압 검출부; 및
    상기 부하의 전력 공급에 이상이 발생하였을 경우에 상기 트립신호를 발생하여 상기 전력용 차단기 구동부가 상기 트립코일을 구동시키게 하고, 상기 트립코일이 구동될 경우에 상기 트립코일 전압 검출부가 검출하는 전압을 입력하며, 입력한 전압을 메모리에 기 저장되어 있는 전압의 데이터와 비교하여 상기 전력용 차단기에 이상이 있는지의 여부를 판단하는 제어부를 포함하여 구성된 전력용 차단기의 진단 기능을 내장한 보호 계전기.
  3. 트립신호에 따라 상기 전력용 차단기의 트립코일을 구동시키는 전력용 차단기 구동부;
    상기 트립코일이 구동될 경우에 상기 트립코일로 공급되는 전류를 검출하는 트립코일 전류 검출부; 및
    상기 부하의 전력 공급에 이상이 발생하였을 경우에 상기 트립신호를 발생하여 상기 전력용 차단기 구동부가 상기 트립코일을 구동시키게 하고, 상기 트립코일이 구동될 경우에 상기 트립코일 전류 검출부가 검출하는 전류를 입력하며, 입력한 전류를 메모리에 기 저장되어 있는 전류의 데이터와 비교하여 상기 전력용 차단기에 이상이 있는지의 여부를 판단하는 제어부를 포함하여 구성된 전력용 차단기의 진단 기능을 내장한 보호 계전기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 전력용 차단기 구동부의 트립코일을 구동시킬 경우에 발생되는 서지 전류를 검출하는 서지전류 검출부를 더 포함하고,
    상기 제어부는;
    상기 서지전류 검출부가 검출한 서지전류를 메모리에 저장되고, 저장한 서지전류를 전송부를 통해 외부의 서버로 전송하여 상기 전력용 차단기의 접점에 고장이 발생하였는지의 여부를 진단할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 전력용 차단기의 진단 기능을 내장한 보호 계전기.
  5. 트립신호에 따라 상기 전력용 차단기의 트립코일을 구동시키는 전력용 차단기 구동부;
    상기 전력용 차단기 구동부의 트립코일을 구동시킬 경우에 발생되는 서지 전류를 검출하는 서지전류 검출부;
    외부의 서버와 통신을 수행하는 전송부; 및
    상기 부하의 전력 공급에 이상이 발생하였을 경우에 상기 트립신호를 발생하여 상기 전력용 차단기 구동부가 상기 트립코일을 구동시키게 하고, 상기 트립코일이 구동될 경우에 상기 서지전류 검출부가 검출한 서지전류를 상기 전송부를 통해 외부의 서버로 전송하여 상기 전력용 차단기의 접점에 고장이 발생하였는지의 여부 를 진단할 수 있도록 하는 제어부;를 포함하여 구성된 전력용 차단기의 진단 기능을 내장한 보호 계전기.
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